MIMO雷达基础，与相控阵雷达的区别 留言

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)雷达的概念由Fishie于2004年首次提出。并不是说MIMO技术是从2004年才开始，而是FIshie第一次将MIMO通信的空间分集观点引入到了雷达中。

基于多阵元天线，MIMO雷达采用M个通道发射相互正交的信号，多波形信号在空间保持独立，经过目标的散射，被N个接收阵元接收，每个阵元都采用M个匹配滤波器对回波进行匹配，从而可以得到M*N个通道的回波数据。

可以看出形成的观测通道数(M*N)可以成倍与物理阵元数(M+N)，但由于发射的信号为正交信号，则无法像相控阵那样通过波束形成在空间功率合成了，从而发射波束的主瓣增益将降低1/M。

天线阵在空间的分布不同就发展出了二种主要的体制：分布式MIMO雷达和紧凑式MIMO雷达。

统计MIMO雷达(分布式)的发射阵在空间散布，目标回波是有大量散射体的回波叠加而成，接收机利用正交性分离出不同位置的回波，这些回波认为是相互统计独立的，目标发射信号功率近似稳定，这对目标检测是有益的，可以有效克服由目标闪烁导致的雷达性能下降。

相参MIMO雷达(紧凑式)的发射/接收阵元在空间上分布紧凑，这个紧凑是指天线阵元的间距在发射信号的波长量级时，远场目标回波对于收发天线阵是相关的。相参MIMO雷达又可以分为单站和双站，单站大家好理解；双站是说收、发分别紧凑配置，收发之间满足双站雷达的条件。

对于相参MIMO雷达，各发射和接收单元的位置是已知的，对接收端匹配滤波后的MN个输出信号进行移相相加，可以在一个或多个方向上形成波束。

虽然同是基于多天线阵元结构的雷达系统，相控阵与MIMO雷达是有明显区别的。首先相控阵雷达发射端的天线阵元间距通常是波长量级的，为了防止出现栅瓣，通常间距设置为半波长。

相控阵雷达天线发射的信号是相某种特定波形的雷达信号，可以通过调节移相器来获得高增益的空间功率合成，形成稳定的具有预期方向的窄波束。

MIMO雷达的天线阵元间距并没有特别限定，可以是密集或者是稀疏的，更大的一点区别就是MIMO是发射正交波形，可以自由选择波形的多个雷达信号，其合成发射方向图的可控自由度远远大于相控阵雷达。这种波形的分集可以使得MIMO雷达比一般相控阵雷达具有更好的性能。

M发N收的MIMO雷达系统可以形成M*N个观测通道，阵列的导向矢量体现为发射导向矢量和接收导向矢量的空间卷积关系。

MIMO雷达相比于相控阵而言，可以通过采用稀疏布阵，得到最大的连续虚拟孔径，在不产生栅瓣条件下得到更窄主瓣，提高了空域分辨率，在测角方面具有较强的优势。

原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）：射频易商城